โรงเรียนบ้านโนนสูง เดิมชื่อว่า โรงเรียนประชาบาลตำบลแขม 4 (วัดบ้านโนนสูง) ตั้งขึ้น เมื่อวันที่ 13 มิถุนายน พ.ศ. 2482 ซึ่งมีขุนวัติกรรมรักเป็นนายอำเภอ ได้อาศัยวัดบ้านโนนสูงเป็นที่เรียน พ.ศ. 2493 กรมสามัญศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ ได้ตั้งเป็นโรงเรียนเอกเทศถาวร มีชื่อใหม่ว่า “โรงเรียนบ้านโนนสูง” จนถึงทุกวันนี้ และแต่งตั้งให้ นายนิรัติ หลาวทอง เป็นครูใหญ่คนแรก ของโรงเรียนบ้านโนนสูง
โรงเรียนบ้านโนนสูง มีหมู่บ้านในเขตบริการทั้งหมด 4 หมู่บ้าน คือ บ้านโนนเค็ง หมู่ที่ 6 บ้านโนนสูง หมู่ที่ 7 บ้านโนนแตน หมู่ที่ 8 และบ้านเหงี่ยงอีทวด หมู่ที่ 10
ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2493 จนถึงปัจจุบันนี้ โรงเรียนบ้านโนนสูงมีผู้บริหารโรงเรียนทั้งสิ้น 13 คน โรงเรียนที่มีการพัฒนาในด้านการเรียนการสอนดีขึ้นเรื่อย ๆ ตามลำดับ จนได้รับรางวัลดีเด่น อันดับหนึ่ง ของอำเภออุทุมพรพิสัย พ.ศ. 2522 ตามโครงการปรับปรุงการศึกษา และในปีเดียวกันนี้ได้รับความอุปการะจาก ร้อยตำรวจเอกประเสริฐ สุทธิสนธิ์
พ.ศ. 2527 เปิดสอนชั้นเด็กเล็ก ถึงชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 พ.ศ. 2537 เปิดสอนชั้นอนุบาล 1 ถึง ชั้น ประถมศึกษาปีที่ 6 พ.ศ.2539 เปิดสอนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 ตามโครงการขยายโอกาสทางการศึกษา
พ.ศ. 2543 ได้รับบริจาคจาก พ.ต.ท.สันติ ศศิภูริ นายวิวัฒน์ วิวัฒรางกูล และนายสมพงษ์ นรินทร์สุขสันติ โดยการประสานงานของพ.ต.อ.ประเสริฐ สุทธิสนธิ์ สร้างห้องสมุดเอกเทศ ขนาด 8 X 20 เมตร พร้อมอุปกรณ์ รวมมูลค่าทั้งสิ้น 822,000 บาท
พ.ศ. 2552 โรงเรียนบ้านโนนสูง ได้เข้าร่วมโครงการโรงเรียนในฝัน รุ่นที่ 3 (โรงเรียนดีประจำอำเภอ) และได้รับการตรวจเยี่ยมเพื่อรับรองเป็นโรงเรียนต้นแบบโรงเรียนในฝัน เมื่อวันที่ 10 มีนาคม พ.ศ.2554 โดยคณะกรรมการจากสำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน ผลการตรวจเยี่ยม โรงเรียนบ้านโนนสูง ได้รับการประเมินคะแนนอยู่ในระดับดีมาก เป็นโรงเรียนลำดับที่ 39 ของประเทศ จากจำนวน 841 โรงเรียน และเป็นโรงเรียนประถมศึกษาโรงเรียนแรกของประเทศที่ได้รับการตรวจเยี่ยมและรับรองให้เป็นโรงเรียนต้นแบบโรงเรียนในฝัน รุ่นที่ 3 (โรงเรียนดีประจำอำเภอ)
ปัจจุบันโรงเรียนบ้านโนนสูง มีอาคารเรียน 3 หลัง บ้านพักครู 1 หลัง โรงฝึกงาน 1 หลัง ห้องประชุม 1 หลัง ส้วม 13 ที่ ห้องสมุด 1 หลัง หอศิลปะ 1 หลัง มีครูประจำการ 11 คน พนักงานราชการ 1 คน มีนักเรียนทั้งหมด 149 คน เปิดสอนตั้งแต่ชั้นอนุบาล 1 ถึงชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3 ผู้บริหารโรงเรียนคนปัจจุบัน คือ นางนันทิยา พรหมทา